Een stap dichter bij het begrijpen van de Melkweg

Het ontrafelen van de mysteries van de Melkweg en het in kaart brengen daarvan is een van de hoofddoelen van de Gaia-missie (*). Op 13 juni 2022 kwam de missie daar een stap dichter bij met de publicatie van de derde sterrencatalogus.

Hiervoor heeft Gaia ongeveer 1,8 miljard hemellichamen waargenomen en gemeten. Tegen het verwachte einde van de missie in 2025 zal de grootste en meest nauwkeurige sterrencatalogus tot nu toe zijn gemaakt, bestaande uit ongeveer twee miljard hemellichamen.
 

Grootste telling van dubbelsterren tot nu toe

"In de afgelopen 34 maanden heeft Gaia veel nieuwe inzichten gekregen en de vorige catalogus aanzienlijk uitgebreid", legt Alessandra Roy, Gaia-projectmanager bij het Duitse ruimteagentschap bij DLR (**), uit. “De gegevens bevatten bijvoorbeeld de posities van ongeveer 156.000 kleine lichamen, zoals asteroïden, in het zonnestelsel. Een ander hoogtepunt is de grootste telling van dubbelsterren in de Melkweg tot nu toe, die cruciaal is om de vorming van sterren te begrijpen." Bovendien observeerde en documenteerde Gaia talrijke transits van exoplaneten.

Bij de foto: Het Gaia-observatorium in de ruimte. Afbeelding: ESA/ATG medialab Achtergrond: ESO/S. Brunier

Om zijn wetenschappelijke doelen te bereiken, moet Gaia bijna continu honderden hemellichamen per seconde opnemen. Om dit te doen, brengt het ruimtevaartuig de objecten in de Melkweg in drie dimensies in kaart door hun posities, hun afstanden tot en hun snelheden ten opzichte van de aarde te meten. De wetenschappelijke instrumenten aan boord meten de schijnbare verplaatsing van de sterren aan de hemel als gevolg van de baan van de aarde rond de zon (stellaire parallax) en onderscheiden deze van hun werkelijke beweging door de melkweg.

Zelfs voor de dichtstbijzijnde sterren is de schijnbare beweging klein - het is minder dan één boogseconde. Gaia meet de positie van sterren met een nauwkeurigheid van ongeveer een 20 miljoenste van een boogseconde. "Dit komt overeen met het meten van de diameter van een mensenhaar door een waarnemer die zich op 1000 kilometer afstand bevindt", verduidelijkt Roy. “Maar het ruimtevaartuig kan meer dan dat; het bepaalt ook de helderheid, temperatuur en chemische samenstelling, evenals de leeftijd van de bijna twee miljard waargenomen objecten." Al deze parameters zijn belangrijk voor het begrijpen van de levenscyclus en oorsprong van de waargenomen sterren.

Bij de foto: Asteroïde locaties op 13 juni 2022. Afbeelding: ESA/Gaia/DPAC

Big data in de ruimte

Deze enorme hoeveelheid informatie wordt geanalyseerd door het Data Processing and Analysis Consortium (DPAC). DPAC is een samenwerkingsverband van ongeveer 400 onderzoekers en software-engineers die in zes verschillende computercentra in Europa werken. De verwerkte data worden al met succes gebruikt door onderzoekers over de hele wereld; sinds het begin van de missie is de informatie van Gaia de basis geweest voor ongeveer 8000 wetenschappelijke publicaties.

Hemellichamen zijn gedocumenteerd sinds de oudheid. De eerste sterrencatalogus werd in de tweede eeuw voor Christus samengesteld door de Griekse astronoom Hipparchus van Nicea. Sindsdien zijn de gegeens steeds nauwkeuriger geworden. Maar de meting van sterposities vanaf de grond wordt beperkt door de turbulentie van de atmosfeer van de aarde. ESA's Hipparcos-missie (1989-1993) was de eerste astrometrische ruimtemissie en bracht ongeveer 120.000 sterren in kaart. De volledige Gaia-catalogus zal 10.000 tot 20.000 keer groter zijn dan die van Hipparcos, omdat het metingen zal bevatten van de fysieke parameters en 3D-posities van ongeveer één procent van de honderd miljard sterren in onze melkweg. De nauwkeurigheid van de Gaia-informatie overtreft ook die van de eerdere gegevens met een factor 20 tot 50.

De Gaia-missie werd gelanceerd in 2013 en verzamelt sindsdien wetenschappelijke gegevens. De publicatie van deze informatie is vanwege de enorme hoeveelheid gegevens opgedeeld in afzonderlijke catalogi. De eerste release, die plaatsvond in september 2014, bevatte al de parallaxen en eigenbewegingen van ongeveer twee miljoen sterren. De tweede Gaia-release in april 2018 bevatte al 1,3 miljard metingen en was nog nauwkeuriger dan de eerste. De derde catalogus is opgesplitst in twee delen: de vroege datarelease (eDR3), gepubliceerd in december 2020, en de volledige derde datarelease (DR3) op 13 juni 2022.

Er zijn momenteel nog twee releases gepland. De vierde Gaia-catalogus zal gebaseerd zijn op gegevens van de eerste vijf jaar sinds de lancering van Gaia en zal naar verwachting eind 2025 worden gepubliceerd. De catalogus zal volledige astrometrische en fotometrische gegevens bevatten voor bijna twee miljard sterren, evenals een lijst met variabele sterren, meervoudige sterrenstelsels en exoplaneten. Vanwege een mogelijke verlenging van de missie tot 2025 is een vijfde catalogus gepland, die naar verwachting in 2030 wordt gepubliceerd.

Vertaling: Jan Vyvey
Bron: DLR

(*) https://nl.wikipedia.org/wiki/Gaia_(ruimtetelescoop)

(**) https://nl.wikipedia.org/wiki/Deutsches_Zentrum_für_Luft-_und_Raumfahrt